一種再制造零件缺陷模型體積算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種再制造零件缺陷模型體積算法，通過三維掃描儀加逆向軟件處理后得到缺陷零件的模型數(shù)據(jù)，再將缺陷零件在繪圖軟件中實體化，與原始設(shè)計模型求差得到缺陷模型，對缺陷模型進行分層，提取每層的邊界點，將邊界點擬合成一條曲線，通過曲線求得每一層的面積和體積，最后將所有層的體積相加，得到零件缺陷模型體積；本發(fā)明通過得到的零件缺陷模型體積進行配料，能夠精準的把握缺陷零件再制造修復(fù)中所使用物料的量，并有效的減少物料的浪費，最終以最低的成本、最少的能源資源消耗完成產(chǎn)品的再制造。
【專利說明】
一種再制造零件缺陷模型體積算法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于再制造領(lǐng)域，具體涉及一種再制造零件缺陷模型體積算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 逆向工程產(chǎn)品設(shè)計是用一定的測量手段對已經(jīng)存在的實物或模型進行測量，根據(jù) 測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構(gòu)實物的CAD模型(包括設(shè)計圖紙和數(shù)字模型）的過程。
[0003] 再制造是以舊的機器設(shè)備為毛坯，采用專門的工藝和技術(shù)，在原有制造的基礎(chǔ)上 進行一次新的制造，并且重新制造的產(chǎn)品無論是質(zhì)量還是性能都不亞于原先的新品。因為 大部分的機械設(shè)備及其零部件僅僅是因為在其局部出現(xiàn)了磨損、腐蝕等狀況而導(dǎo)致?lián)p壞或 失效的，再制造則主要以先進的表面工程技術(shù)為修復(fù)手段來修復(fù)損壞的零件表面。
[0004] 目前再制造技術(shù)領(lǐng)域主要的再制造修復(fù)技術(shù)有:激光修復(fù)(激光熔覆)技術(shù)、熱噴 涂修復(fù)技術(shù)、等離子噴涂技術(shù)、微脈沖電阻熔焊及高頻熔焊修復(fù)技術(shù)、膠粘修復(fù)技術(shù)、納米 電刷鍍修復(fù)技術(shù)等。但是通過上述修復(fù)技術(shù)進行再制造的零件，目前在使用過程中對出現(xiàn) 的缺陷進行表面修復(fù)時，不能準確把握缺陷修復(fù)的形狀與對應(yīng)的修復(fù)材料用量（即缺陷體 積），所以需要根據(jù)缺陷體積進行配料，就需要準確的體積量作為參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種再制造零件缺陷模型體積算法，解決 了再制造修復(fù)技術(shù)中所需的修復(fù)材料體積參數(shù)的問題。
[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明包括以下步驟：
[0007] 步驟一，將缺陷零件在三維激光掃描儀下掃描出點云數(shù)據(jù)，由逆向軟件對點云數(shù) 據(jù)處理并封裝后，在三維繪圖軟件中實體化，再將缺陷零件與原始模型進行布爾求差對比， 得到缺陷模型；
[0008] 步驟二，對缺陷模型按照一個微厚度Alu進行分層，每個模型就可以分為Μ層；
[0009] 步驟三，提取每一層圖像的邊界點A^As，…，Αη，再將每層的邊界點擬合成一條曲 線L，得到曲線L函數(shù)；
[0010] 步驟四，根據(jù)擬合的曲線L的函數(shù)得出每層的面積51，再乘以每層的微厚度Alu得 出每層的體積Vi;
[0011] 步驟五，將每層的體積累加，得出零件缺陷模型體積V。
[0012] 所述逆向軟件采用Geomagic，繪圖軟件采用UG或CRE0。
[0013]所述步驟三中，提取每一層圖像的邊界點&，如，…，六"的具體方法如下：
[0014]第一步，在每層圖像上建立坐標系；
[0015] 第二步，根據(jù)坐標系確定每一層圖像的所有邊界點Χ= (χι，Χ2,…，xn)和Y= (yi, y2，···，yn)，得到邊界點Ai = (xi，yi)，A2 = (X2，y2)，......，An=(xn，yn)。
[0016] 所述步驟三中，擬合方法采用最小二乘法、高斯曲線或樣條曲線。
[0017] 所述采用最小二乘法得到曲線L的函數(shù)的具體方法如下：
[0018] 第一步，求取曲線L的參數(shù)，參數(shù)為p(x(i))對于y(i)的擬合，其中i = (l，2，···，n);
[0019] 第二步，輸出的結(jié)果P為一個長度為n+1的行向量，多項式按降冪排列的系數(shù)即為 向量的元素，P=(P1，P2，···，p n，pn+l);
[0020] 第三步，最終得到曲線L的擬合多項式y(tǒng) = f (X) =piXn+P2Xn-i+'H+PnX+Pn+l。
[0021 ] 所述步驟五中，零件缺陷模型體積^ =+ G +…+匕+ ··· += Σ 。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過將缺陷零件在繪圖軟件中實體化，再得到缺陷模型， 對缺陷模型進行分層，提取每層的邊界點，將邊界點擬合成一條曲線，通過曲線求得每一 層的面積和體積，最后將所有層的體積累加，得到零件缺陷模型體積;本發(fā)明通過得到的零 件缺陷模型體積進行配料，能夠精準的把握再制造修復(fù)中所使用物料的量，并有效的減少 物料的浪費，最終以最低的成本、最少的能源資源消耗完成產(chǎn)品的再制造。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明建立的缺陷模型示意圖；
[0025] 圖3為缺陷模型空間某層算法示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0027]參見圖1，圖2和圖3，本發(fā)明包括以下步驟：
[0028] 步驟一，將缺陷零件在三維激光掃描儀下掃描出點云數(shù)據(jù)，由逆向軟件對點云數(shù) 據(jù)處理并封裝后，在三維繪圖軟件中實體化，再將缺陷零件與原始模型進行布爾求差對比， 得到缺陷模型，其中一案例如圖1;
[0029] 步驟二，對缺陷模型按照一個微厚度ΔΙη進行分層，每個模型就可以分為Μ層；
[0030] 步驟三，在每層圖像上建立坐標系，根據(jù)坐標系確定每一層圖像的所有邊界點χ= (xi，X2r"，xnWPY=(yi，y2，."，yn)4l^lJ&WAAi=(xi，yi)，A2=(X2，y2)，......，A n=(xn， yn)，提取每一層圖像的邊界點，再將每層的邊界點擬合成一條曲線L，得到曲線 L函數(shù)；
[0031] 步驟四，根據(jù)擬合的曲線L的函數(shù)得出每層的面積51，再根據(jù)每層的微厚度Alu得 出每層的體積Vi;
[0032] 步驟五，將每層的體積相加，得出零件缺陷模型體積V， M:
[0033] Z = G + .K. + + C + …+ ^ = y 5^. χΛΜ。 ?'.=1
[0034] 優(yōu)選的，逆向軟件采用Geomagic，繪圖軟件采用UG或CREO。
[0035] 優(yōu)選的，擬合方法采用最小二乘法、高斯曲線或樣條曲線。
[0036] 采用最小二乘法得到曲線L的函數(shù)的具體方法如下：
[0037] 第一步，求取曲線L的參數(shù)，參數(shù)為p(x(i))對于y(i)的擬合，其中? = (1，2，···，η);
[0038] 第二步，輸出的結(jié)果Ρ為一個長度為n+1的行向量，多項式按降冪排列的系數(shù)即為 向量的元素，P=(Pl，P2，···，p n，pn+l);
[0039] 第三步，最終得到曲線L的擬合多項式y(tǒng) = f (X) = piXn+P2Xn-k'.+PnX+Pn+l。
[0040] 再制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)廢舊資源重新利用，節(jié)能減排，使現(xiàn)有資源達 到最有效的循環(huán)使用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，有利于降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)競爭力，具有很強 的實踐指導(dǎo)意義。
[0041] 表1為三維軟件計算結(jié)果和體積算法計算結(jié)果的對比分析，由簡單的兩組計算結(jié) 果的對比可知算法可行。本發(fā)明算法為再制造生產(chǎn)中目標修復(fù)量(所用材料量)提供參考依 據(jù)，以更加準確的數(shù)據(jù)去指導(dǎo)生產(chǎn)實踐，達到合理的節(jié)能節(jié)材的目的。也進一步提高再制造 技術(shù)水平，豐富再制造產(chǎn)業(yè)的技術(shù)手段，推動再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
[0042] 表1體積對比分析 單位:mm3
【主權(quán)項】
1. 一種再制造零件缺陷模型體積算法，其特征在于，包括W下步驟： 步驟一，將缺陷零件在Ξ維激光掃描儀下掃描出點云數(shù)據(jù)，由逆向軟件對點云數(shù)據(jù)處 理并封裝后，在Ξ維繪圖軟件中實體化，再將缺陷零件與原始模型進行布爾求差對比，得到 缺陷板型； 步驟二，對缺陷模型按照一個微厚度Ahi進行分層，每個模型就可W分為Μ層； 步驟Ξ，提取每一層圖像的邊界點Αι，Α2,…，An,再將每層的邊界點擬合成一條曲線L， 得到曲線L函數(shù)； 步驟四，根據(jù)擬合的曲線L的函數(shù)得出每層的面積Si，再乘W每層的微厚度Δ hi得出每 層的體積Vi; 步驟五，將每層的體積累加，得出零件缺陷模型體積V。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種再制造零件缺陷模型體積算法，其特征在于，所述逆向軟 件采用Geomagic，繪圖軟件采用UG或CREO。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種再制造零件缺陷模型體積算法，其特征在于，所述步驟Ξ 中，提取每一層圖像的邊界點Ai，A2，…，An的具體方法如下： 第一步，在每層圖像上建立坐標系； 第二步，根據(jù)坐標系確定每一層圖像的所有邊界點乂=(^1，^，-，，^〇和￥=(71，72，···， 7。），得到邊界點41=(町71)，42=(町72)，......,An=(xn,yn)〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種再制造零件缺陷模型體積算法，其特征在于，所述步驟Ξ 中，曲線擬合方法可采用最小二乘法、高斯曲線或樣條曲線。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種再制造零件缺陷模型體積算法，其特征在于，所述采用最 小二乘法得到曲線L的函數(shù)的具體方法如下： 第一步，求取曲線L的參數(shù)，參數(shù)為p(x(i))對于y(i)的擬合，其中? = (1，2，···，η); 第二步，輸出的結(jié)果Ρ為一個長度為η+1的行向量，多項式按降幕排列的系數(shù)即為向量 的元素，Ρ=(Ρ1，Ρ2，···，Ρη，Ρη+1); 第；步，最終得到曲線L的擬合多項式y(tǒng) = f (X) =ρ?χη+ρ2χη-1+· · ·+ρηΧ+Ρη+1。 6 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種再制造零件缺陷模型體積算法，其特征在于，所述步驟五 中，零件缺陷模型體巧
【文檔編號】G06T17/10GK106097452SQ201610462843
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】邊培瑩, 張飄飄, 羅攀
【申請人】西安文理學院